Облучение светом улучшает адгезию металлических пленок

Источник: phys.org

К такому выводу пришли исследователи из Национального Института современной промышленной науки и технологии (AIST, Япония). Проведя эксперименты по облучению тонких металлических пленок, нанесенных на пластиковую подложку, высокоинтенсивным импульсным светом в течение короткого времени, ученые добились повышенной адгезии пленок без повреждения подложки. Данная технология также позволяет легко и просто создавать на металлической пленке необходимые узоры (паттерны). Электролизная металлизация (создание тонких металлических пленок на изолирующих подложках химическим путем) используется весьма широко, особенно в электронике. Как правило, для лучшей адгезии поверхность подложки должна быть слегка шероховатой (это достигается за счет плазменной обработки или химического травления). Но из-за этого поверхность металлической пленки тоже становится не слишком гладкой, электрические и оптические свойства материала ухудшаются. Другой вариант улучшения адгезии — отжиг подложки после нанесения пленки, в течение 10-30 минут при температуре от 100 до 250 градусов по Цельсию. В этом случае поверхность пленки остается гладкой, но на подложке могут наблюдаться небольшие деформации.

Новая технология предусматривает облучение металлической пленки, сформированной на необработанной подложке, высокоинтенсивным импульсным светом в течение нескольких сотен микросекунд. Это вызывает мгновенный нагрев металлической пленки. В итоге температурному воздействию подвергается не вся подложка, а только тонкая граница между подложкой и металлом. За счет этого адгезия пленки увеличивается без повреждения подложки. Плата размером А4 может быть обработана в течение очень короткого времени. Специалисты AIST испытали свою разработку на пленках золота толщиной около 100 нм, полученных путем химической металлизации с участием катализатора (наночастиц платины с полимерным покрытием) на подложке из ПЭТ (полиэтилентерефталатной) пленки. При однократном облучении пленки в течение 300 мкс импульсным светом мощностью 1,21 Дж/см², адгезия была улучшена (это показал тест с клейкой лентой). При большей энергии облучения (около 2,06 Дж/см²), металлическая пленка была удалена (вытравлена). При меньшей интенсивности света адгезия не улучшается, и пленка легко снимается клейкой лентой.

Кроме того, облучение импульсным светом через фотошаблон позволяет наносить на металл различные узоры (паттерны). Традиционное нанесение паттернов требует больших усилий, происходит в несколько стадий и приводит к накоплению опасных отходов, так как используется процесс травления. Теперь же для формирования узора металлическую пленку подвергли облучению через фотошаблон. В случае использования излучения мощностью 1,21 Дж/см² был получен прямой шаблон — на затененных участках адгезия осталась низкой, и пленку удалили клейкой лентой. Излучение высокой мощности позволило получить обратный шаблон — открытые участки металлической пленки были вытравлены. В настоящее время AIST находится в процессе передачи разработки химическим предприятиям Японии. Ученые будут собирать данные по эффективности импульсного облучения для различных сочетаний металлов и пластмасс. Также планируется изучить возможности использования технологии для металлических пленок, полученных другими способами (к примеру, напылением).